Как криогенният ASU разделя компонентите на въздуха?

Как криогенният ASU разделя компонентите на въздуха?

Като доставчик на криогенни агрегати за разделяне на въздуха (ASU), бях свидетел от първа ръка на забележителния процес на това как тези сложни системи разделят ефективно компонентите на въздуха. Криогенните ASU играят решаваща роля в различни индустрии, от здравеопазването до производството, като осигуряват кислород, азот и аргон с висока чистота. В този блог ще се задълбоча в научните принципи и стъпка по стъпка в процеса зад разделянето на въздуха, извършвано от криогенни ASU.

Основи на състава на въздуха

Преди да проучим процеса на разделяне, важно е да разберем състава на въздуха. Въздухът е смес, съставена основно от азот (около 78%), кислород (около 21%), аргон (около 0,93%) и следи от други газове като въглероден диоксид, неон, хелий и криптон. Ключът към разделянето на тези компоненти се крие в техните различни физични свойства, особено техните точки на кипене. Азотът има точка на кипене - 195,8°C, кислородът кипи при -183°C, а аргонът - 185,9°C.

Процесът на криогенно разделяне на въздуха

1. Въздушна компресия

Първата стъпка в криогенния ASU процес е компресирането на въздуха. Атмосферният въздух се засмуква в системата и се компресира до високо налягане, обикновено около 5 - 10 бара. Тази компресия повишава и температурата на въздуха. След това сгъстеният въздух преминава през охладител, за да се намали температурата му и да се отстрани топлината, генерирана по време на компресията. Компресирането е от решаващо значение, тъй като позволява по-ефективна последваща обработка и помага за отстраняването на примесите.

2. Предварително пречистване

След компресиране и охлаждане въздухът съдържа различни примеси като водна пара, въглероден диоксид и въглеводороди. Тези примеси могат да замръзнат при криогенни температури и да причинят запушвания в системата. За да се предотврати това, сгъстеният въздух преминава през устройство за предварително пречистване. Тази единица обикновено се състои от молекулярни сита, които адсорбират водни пари, въглероден диоксид и някои въглеводороди. Молекулярните сита са порести материали със специфичен размер на порите, който им позволява селективно да улавят определени молекули. Стъпката на предварително пречистване гарантира дългосрочна работа и надеждност на криогенния ASU.

3. Охлаждане до криогенни температури

След като въздухът се пречисти, той се охлажда до изключително ниски температури. Това се постига чрез серия от топлообменници. Предварително пречистеният въздух е насрещно охлаждан в момента срещу потоци студени продукти и охладителни потоци в топлообменниците. Докато въздухът се охлажда, той се доближава до точката си на втечняване. Процесът на охлаждане се контролира внимателно, за да се гарантира, че въздухът достига правилната температура за ефективно разделяне в следващите дестилационни колони.

4. Дестилация

Дестилацията е сърцето на процеса на криогенно разделяне на въздуха. Охладеният и частично втечнен въздух постъпва в дестилационна колона. Криогенният ASU обикновено има две основни дестилационни колони: колона с високо налягане и колона с ниско налягане.

• Колона с високо налягане: Въздухът влиза в колоната с високо налягане в долната част. Докато течният въздух се издига през колоната, той постепенно се разделя въз основа на различните точки на кипене на неговите компоненти. Азотът, с най-ниска точка на кипене, се изпарява първи и се издига до върха на колоната. Кислородът, тъй като е по-тежък и има по-висока точка на кипене, остава предимно в течна фаза на дъното на колоната. Колоната за високо налягане работи при налягане от около 5 - 6 бара.
• Колона с ниско налягане: Богатите на азот пари от горната част на колоната с високо налягане и богатата на кислород течност от дъното на колоната с високо налягане след това се подават в колоната с ниско налягане. Колоната за ниско налягане работи при по-ниско налягане, обикновено около 1,2 - 1,4 бара. В тази колона се извършва допълнително разделяне. Богатите на азот пари се пречистват допълнително, за да се получи азот с висока чистота в горната част на колоната с ниско налягане. Богатата на кислород течност се пречиства, за да произведе кислород с висока чистота в долната част на колоната. Аргонът, който има точка на кипене между азот и кислород, се натрупва в определена секция на колоната с ниско налягане и може да бъде извлечен като отделен продукт.

5. Възстановяване и съхранение на продукта

След дестилация отделените азот, кислород и аргон се възстановяват като продукти. Газообразните продукти се компресират допълнително и се изпращат в резервоари за съхранение или директно към крайните приложения. Течните продукти могат да се съхраняват в криогенни резервоари за съхранение за по-късна употреба или транспортиране.

Приложения на криогенни ASU продукти

Кислород

Кислородът, произведен от криогенни ASU, се използва широко в здравната индустрия за медицинско подпомагане на дишането. Използва се и в металната промишленост за производство на стомана. При производството на стомана кислородът се въвежда в пещта, за да реагира с примеси като въглерод, силиций и манган, което спомага за производството на висококачествена стомана.

Азот

Азотът има множество приложения. В хранително-вкусовата промишленост се използва за опаковане на храни за предотвратяване на окисляване и разваляне. В електронната индустрия азотът се използва като продухващ газ по време на производството на полупроводници за създаване на инертна атмосфера.

Аргон

Аргонът обикновено се използва при заваряване. Осигурява инертен защитен газ, който предпазва зоната на заваръчния шев от атмосферния кислород и азот, което води до по-високо качество на заваръчния шев.

Нашите криогенни ASU предложения

Като доставчик на криогенни ASU, ние предлагаме широка гама от продукти, за да отговорим на различни нужди на клиентите. НашитеУстройство за криогенно разделяне на въздухае проектиран за висока ефективност и надеждна работа. Ние също така предоставямеГазова криогенна инсталация за разделяне на въздухаиИнсталация за разделяне на течен въздухопции, които могат да бъдат персонализирани според специфичните изисквания на клиентите.

Нашите криогенни ASU са изградени с модерна технология и висококачествени материали. Ние гарантираме, че нашите продукти са енергийно ефективни и имат ниско въздействие върху околната среда. Нашият екип от експерти е винаги готов да предостави техническа поддръжка и следпродажбено обслужване на нашите клиенти.

Свържете се с нас за поръчки

Ако се интересувате от нашите криогенни ASU продукти или имате въпроси относно процеса на разделяне на въздуха, препоръчваме ви да се свържете с нас. Ние сме нетърпеливи да обсъдим вашите специфични изисквания и да ви предоставим индивидуално решение. Независимо дали се нуждаете от малка единица за лаборатория или голяма инсталация за промишлено приложение, ние можем да предложим правилния криогенен ASU за вас.

Референции

• Kohl, AL, & Nielsen, RB (1997). Пречистване на газове. Издателска компания Gulf.
• Perry, RH, & Green, DW (1997). Наръчник на инженерите-химици на Пери. Макгроу - Хил.